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排序图解：js排序算法实现

IP云
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06/23
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之前写过js实现数组去重， 今天继续研究数组： 排序算法实现。 排序是数据结构主要内容，并不限于语言主要在于思想；大学曾经用C语言研究过一段时间的排序实现， 这段时间有空用JS再将排序知识点熟悉一遍。

理解排序不得不提的是日本人实现的一个排序动画站， 该站对于研究排序大有益处。当然本文的排序算法并不与其一致， 本文是9种js排序实现的实践与完善： 理解其9种算法然后使每种算法代码均能正常运行。

1.插入排序

最普通的排序算法， 从数组下标1开始每增1项排序一次，越往后遍历次数越多；

原理图：

代码：

// 插入排序 从下标1开始每增1项排序一次，越往后遍历次数越多
function sort1(array) {
var len = array.length,
i, j, tmp, result; // 设置数组副本
result = array.slice();
for(i=; i < len; i++){
tmp = result[i];
j = i - ;
while(j>= && tmp < result[j]){
result[j+] = result[j];
j--;
}
result[j+] = tmp;
}
return result;
}

2.二分插入排序

插入排序的一种优化实现， 通过二分法减少遍历时间。

原理图：

代码：

// 先在有序区通过二分查找的方法找到移动元素的起始位置，
// 然后通过这个起始位置将后面所有的元素后移
function sort2(array) {
var len = array.length,
i, j, tmp, low, high, mid, result;
// 赋予数组副本
result = array.slice(0);
for(i = 1; i < len; i++){
tmp = result[i];
low = 0;
high = i - 1;
while(low <= high){
mid = parseInt((low + high)/2, 10);
if(tmp < result[mid]) high = mid - 1;
else low = mid + 1;
}
for(j = i - 1; j >= high+1; j--){
result[j+1] = result[j];
}
result[j+1] = tmp;
}
return result;
}

3.希尔排序

其排序思路有点复杂， 需花多点时间理解；排序思路：先将整个待排序记录序列分割成若干个子序列，在序列内分别进行直接插入排序，待整个序列基本有序时，再对全体记录进行一次直接插入排序。

原理图：

代码：

// 希尔排序：先将整个待排序记录序列分割成若干个子序列
// 在序列内分别进行直接插入排序，待整个序列基本有序时，
// 再对全体记录进行一次直接插入排序
function sort3(array){
var len = array.length, gap = parseInt(len/2),
i, j, tmp, result;
// 复制数组
result = array.slice(0);
while(gap > 0){
for(i = gap; i < len; i++){
tmp = result[i];
j = i - gap;
while(j>=0 && tmp < result[j]){
result[j + gap] = result[j];
j = j - gap;
}
result[j + gap] = tmp;
}
gap = parseInt(gap/2);
}
return result;
}

4.冒泡排序

很常见很容易理解的排序算法， 排序思路：遍历数组，每次遍历就将最大（或最小）值推至最前。越往后遍历查询次数越少， 跟插入排序刚好相反。

原理图：

代码：

// 冒泡排序 每次将最小元素推至最前
function sort4(array) {
var len = array.length,
i, j, tmp, result;
result = array.slice(0);
for (i = 0; i < len; i++) {
for (j = len - 1; j > i; j--) {
if (result[j] < result[j - 1]) {
tmp = result[j - 1];
result[j - 1] = result[j];
result[j] = tmp;
}
}
}
return result;
}

5.改进冒泡排序

对上述冒泡排序的一种优化， 优化思路：当一次遍历前后数组不产生变化时，说明该数组已经有序，结束排序。

原理图：

代码：

// 如果在某次的排序中没有出现交换的情况，
// 那么说明在无序的元素现在已经是有序了，就可以直接返回了。
function sort5(array) {
var len = array.length,
i, j, tmp, exchange, result; result = array.slice(0);
for (i = 0; i < len; i++) {
exchange = 0;
for (j = len - 1; j > i; j--) {
if (result[j] < result[j - 1]) {
tmp = result[j];
result[j] = result[j - 1];
result[j - 1] = tmp;
exchange = 1;
}
}
if (!exchange) return result;
}
return result;
}

6.快速排序

快速排序在诸多算法排序中可能不是最好的， 但个人认为在JS语言实现中是最快的！以前公司项目中对比过二分插入排序、优化冒泡排序、快速排序的JS实现执行时间，几千条数据的数组在firefox下快速排序的速度比冒泡、插入排序快3至4秒（数组元素为复杂的对象，根据对象某一属性值排序）。阮一峰老师研究JS实现排序时曾只针对该种排序进行讲解：javascript的快速排序实现。

原理图：

代码：

//（1）在数据集之中，选择一个元素作为"基准"（pivot）。
//（2）所有小于"基准"的元素，都移到"基准"的左边；所有大于"基准"的元素，都移到"基准"的右边。
//（3）对"基准"左边和右边的两个子集，不断重复第一步和第二步，直到所有子集只剩下一个元素为止。
function sort6(array) {
var tmp_array = array.slice(0), result,
quickSort = function(arr) {
if (arr.length <= 1) { return arr; }
var pivotIndex = Math.floor(arr.length / 2);
var pivot = arr.splice(pivotIndex, 1)[0];
var left = [];
var right = [];
for (var i = 0; i < arr.length; i++){
if (arr[i] < pivot) {
left.push(arr[i]);
} else {
right.push(arr[i]);
}
}
return quickSort(left).concat([pivot], quickSort(right));
};
result = quickSort(tmp_array);
return result;
}

7.选择排序

实现思路跟冒泡排序差不多， 可以说是冒泡排序的衍生版本；

原理图：

代码：

// 在无序区中选出最小的元素，然后将它和无序区的第一个元素交换位置。
// 原理跟冒泡排序一样，算是冒泡的衍生版本
function sort7(array) {
var len = array.length,
i, j, k, tmp, result; result = array.slice(0);
for (i = 0; i < len; i++) {
k = i;
for (j = i + 1; j < len; j++) {
if (result[j] < result[k]) k = j;
}
if (k != i) {
tmp = result[k];
result[k] = result[i];
result[i] = tmp;
}
}
return result;
}

8.堆排序

因为js模拟二叉树比较麻烦，所以堆排序的优势用js语言无法体现， 相对而言C语言的链表在实现上更能表现堆排序，堆排序或许更适合指针类的计算机语言。本文注重图解各排序的基本思路，所以该排序的具体实现没讲太细， 如想深究实现细节请看：堆排序及其分析。

原理图：

1.调整二叉树，形成大根堆(子节点都比父节点小)。

2.交换堆第一元素跟最后元素位置，最后元素弹出堆。然后继续回到1，调整堆。

3.重复2， 当所有节点弹出堆后；弹出的节点值就是有序的了。

代码：

// 1) 初始堆：将原始数组调整成大根堆的方法——筛选算法:子节点都比父节点小
// 2) 堆排序： 每次将堆顶元素与数组最后面的且没有被置换的元素互换。
// 参考代码： http://bubkoo.com/2014/01/14/sort-algorithm/heap-sort/
function sort8(array) {
var result = array.slice(0); function swap(array, i, j) {
var temp = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = temp;
} function maxHeapify(array, index, heapSize) {
var iMax, iLeft, iRight;
while (true) {
iMax = index;
iLeft = 2 * index + 1;
iRight = 2 * (index + 1); if (iLeft < heapSize && array[index] < array[iLeft]) {
iMax = iLeft;
} if (iRight < heapSize && array[iMax] < array[iRight]) {
iMax = iRight;
} if (iMax != index) {
swap(array, iMax, index);
index = iMax;
} else {
break;
}
}
} function buildMaxHeap(array) {
var i, iParent = Math.floor(array.length / 2) - 1; for (i = iParent; i >= 0; i--) {
maxHeapify(array, i, array.length);
}
} function sort(array) {
buildMaxHeap(array); for (var i = array.length - 1; i > 0; i--) {
swap(array, 0, i);
maxHeapify(array, 0, i);
}
return array;
} return sort(result);
}

9.归并排序

很容易理解且执行效率一般（js实现）的排序， 排序思路：将无序的数组 拆成N部分进行有序处理，然后合并；

原理图：

代码：

// 合并排序：将无序的数组 拆成N部分进行有序处理，然后合并；
// 参考代码： https://gist.github.com/paullewis/1982121
function sort9(array) {
var result = array.slice(0); // 递归调用合并函数
function sort(array) {
var length = array.length,
mid = Math.floor(length * 0.5),
left = array.slice(0, mid),
right = array.slice(mid, length); if (length === 1) {
return array;
}
return merge(sort(left), sort(right));
} // 合并 两有序的数组
function merge(left, right) {
var result = []; while (left.length || right.length) { if (left.length && right.length) { if (left[0] < right[0]) {
result.push(left.shift());
} else {
result.push(right.shift());
} } else if (left.length) {
result.push(left.shift());
} else {
result.push(right.shift());
}
}
return result;
} return sort(result);
}

本文代码及demo：

demo源码

参考文章：

1.排序动画站；

2.9种js排序实现；

3.阮一峰：javascript的快速排序实现；

4.堆排序及其分析；

5.常见排序算法；

6.github: paullewis 归并算法实现。